Реакции Негиши, Стилле и Кумады
Кумада и Негиши
linkОпора
- Урок 332. Реакция Сузуки и борилирование по Мияуре — сочетать арилгалогениды с борорганикой
Цикл сочетания из урока 332 работает с любым металлоорганическим партнёром, который способен к трансметаллированию. Магний, цинк, бор, олово и кремний различаются по активности: чем активнее металлоорганическое соединение, тем быстрее идёт сочетание, но тем меньше функциональных групп оно терпит. Поэтому выбор металла — это компромисс между скоростью реакции и сохранностью остальной молекулы.
Как выбрать партнёра сочетания
- В сочетании Кумады реактив Гриньяра RMgX реагирует с арил- или винилгалогенидом в присутствии \(\ce{NiCl2(dppp)}\) или палладия. Это первое из кросс-сочетаний (1972); реагенты дешёвы, но реактив Гриньяра атакует карбонильные группы, нитрилы и сложные эфиры и разрушается кислыми группами OH и NH.
- В сочетании Негиши цинкорганическое соединение RZnX (из RX и цинка или из RLi и \(\ce{ZnCl2}\)) реагирует с ArX на палладии или никеле. Цинкорганика не затрагивает сложные эфиры, нитрилы и кетоны и удобна для введения алкильных групп.
- Чем больше функциональных групп в молекуле, тем мягче должен быть металл партнёра: магний активнее цинка, а цинк активнее бора и олова.
Примеры
1. Сочетание Кумады на никеле. 4-Хлоранизол с фенилмагнийбромидом на никелевом катализаторе даёт 4-метоксибифенил: метоксигруппа реактиву Гриньяра не мешает.
2. Сочетание Негиши с бензилцинком. Бензилцинкбромид с 2-бромпиридином на палладии даёт 2-бензилпиридин.
errorНикель дешевле палладия
Никелевые катализаторы дешевле палладиевых и активируют даже арилхлориды. Поэтому сочетание Кумады удобно, когда в молекуле нет групп, с которыми реагирует реактив Гриньяра.
edit_noteПопробуйте сами
Как получить цинкорганический реагент для сочетания Негиши из 2-бромпиридина?
expand_moreПоказать решение
Обменять бром на литий бутиллитием при −78 °C и добавить \(\ce{ZnCl2}\): образуется 2-пиридилцинкхлорид.
Стилле и Хияма
Оловоорганические и кремнийорганические соединения — самые спокойные партнёры сочетания. Их можно хранить, очищать хроматографией и вводить в сложные молекулы на поздних стадиях синтеза. Олово переносит свою группу на палладий без всякого активатора, а кремнию для этого нужен фторид-ион.
Как работать с оловом и кремнием
- В сочетании Стилле станнан \(\ce{R-SnBu3}\) реагирует на палладии с арил- или винилгалогенидом или хлорангидридом. Оловоорганические соединения устойчивы к воздуху и воде и терпят почти любые группы, но токсичны.
- С атома олова переходит самая подвижная группа: алкинил подвижнее винила, винил подвижнее арила, затем идут аллил и алкил. Три бутильные группы на олове не переносятся.
- С хлорангидридами сочетание Стилле даёт кетоны.
- В сочетании Хиямы кремнийорганическое соединение \(\ce{R-SiR'3}\) реагирует с ArX на палладии в присутствии фторида (TBAF): фторид присоединяется к кремнию и образует активный силикат.
Примеры
1. Кетон из хлорангидрида. Бензоилхлорид с трибутил(фенилэтинил)станнаном на палладии даёт 1,3-дифенилпроп-2-ин-1-он.
2. Сочетание Хиямы. 1-Иоднафталин с триметокси(фенил)силаном в присутствии TBAF и палладия даёт 1-фенилнафталин.
errorОлово удобно, но ядовито
Сочетание Стилле надёжно, но оловоорганические отходы токсичны и плохо отделяются от продукта. Поэтому в промышленности его стараются заменить сочетанием Сузуки.
edit_noteПопробуйте сами
Почему сочетание Стилле можно провести с субстратом, содержащим альдегидную группу, а сочетание Кумады — нельзя?
expand_moreПоказать решение
Станнан не присоединяется к карбонильной группе, а реактив Гриньяра присоединяется к ней раньше, чем вступает в сочетание.
push_pinГлавное
Все сочетания идут по одному циклу, различается металл партнёра. Кумада: RMgX + ArX, Ni или Pd — дёшево, но RMgX не терпит C=O, CN, COOR. Негиши: RZnX мягче, терпит эфиры, нитрилы и кетоны, хорошо сочетает алкилы. Стилле: \(\ce{R-SnBu3}\) устойчивы к воздуху и воде, терпят почти всё, но токсичны; с олова переносится самая подвижная группа (алкинил > винил > арил > аллил > алкил), бутилы остаются. Хияма: R–Si + фторид (активация кремния). Чем больше функциональных групп, тем мягче нужен металл.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.